汽輪機及熱力系統的節能預測與性能分析

李寶峰 左慶 王亞楠 孫爽爽 孫洋 鐘燕波 張家順

摘 要：隨著社會經濟的高速發展，國內的熱力系統的建設數量和質量都在巨幅度的增長，建設給人民帶來了非常大的便利，提高了人民的生活水平、生活質量，但是在熱力系統的使用階段，其中的汽輪機會消耗大量的能源，能源消耗成為了每一個國家所需要面臨的巨大難題。新世紀的到來，各種汽輪機的更新換代讓能源的消耗更加的迅速，這為熱力系統節能化帶來了很廣闊的發展空間。而將節能環保技術運用在汽輪機及熱力系統中的設計，不但能夠滿足可持續發展戰略，又可以提升自然資源的利用率、減少能源消耗以此來帶動我國環保型綠色熱力系統的建設。

關鍵詞：汽輪機 熱力系統 節能環保 性能分析

當前社會發展迅猛，科學技術也在不斷革新，各種新型汽輪機應運而生，這讓能源的消耗不斷增加，已然出現了能源供不應求的現象甚至能源浪費現象。如今全球能源危機越來越嚴峻，要想能夠讓經濟合理、科學的發展，保障能源的科學使用，我們需要強化汽輪機及熱力系統節能環保技術的應用，在綠色減排的理念下實現能源的科學、合理利用。而將節能環保技術運用在汽輪機及熱力系統中的設計是一項非常艱巨的任務，如今也已經成為了國家、人民群眾重點關注的問題，如何深化先進節能型熱力系統的應用是與時俱進的，筆者將在汽輪機及熱力系統節能性設計及效果方面進行探討。

一、節能設計的原則

汽輪機及熱力系統的節能設計作為現代科學研究中的一門重要學科，在一定意義上它的發達程度能夠展現一個國家的科學技術水平。如今的汽輪機及熱力系統有著迅猛的發展速度，也有著比較完善的體系，其自動化程度也越來越智能化，推動了當代工業化的進程，它的節能設計更是向著安全、先進、環保以及可持續發展等多個方面發展。眾所周知，汽輪機的熱力系統將各式各樣的加熱設備組裝在一起，其中最基本最重要的是表面位置的加熱構件，主要是因為這種構件內部存在著較大的傳熱差以及疏水泄漏問題，這會導致各個構件之間的傳熱比非常低，還會造成內部構建的低高級加熱器放熱紊亂，導致高壓抽汽對低壓抽汽掩蓋的現象，從而降低熱力系統的回熱效果。所以，我們制定設計節能型汽輪機的基本原則如下。

1.1 發揮抽汽過熱度的作用

解決這類問題，我們通常會使用一種集（蒸汽）熱設備例如蒸汽冷卻器，這種集熱設備能夠收集熱力系統中由于抽汽所產生、浪費的熱量。集熱設備從汽輪機熱力系統內部吸收來的能量能夠進行二次利用，在熱力系統內部消耗掉吸收來的能量，如今新型的汽輪機及熱力系統內部構件中均含有這種集熱構件。

1.2 吸收疏水溫度

同樣的和以上我們所說的一個原理，采用集熱裝置去吸收疏水的溫度，降低疏水溫度能夠減少熱力系統內部的回熱效果，同時還能將浪費的熱能收集用于它用，可謂是一舉兩得。新型的汽輪機及熱力系統加熱器中均采用這種集熱構件。

二、節能預測

2.1 汽輪機主體方面

2.1.1 通流構件的分析

汽輪機各個工作缸的工作效率低會對熱力系統機組內構件熱能消耗率有著非常大的影響。工作缸工作效率低下的主要原因包含以下：

（1）由于機組構件內通流部分有污垢造成堵塞現象。

（2）由于機組構件內通流部分動靜葉片變形導致通流部分工作不符合要求。

（3）由于工作缸體、隔板的變形導致能量損耗。

（4）由于工作缸體、隔板的動靜間隙較大，導致蒸汽做功不符合標準。

以上原因都會導致汽輪機內部氣壓缸或多或少的溫度在額定溫度之上。

2.1.2 抽汽現象的產生

抽汽現象的發生主要是因為在抽汽口位置有一部分高溫蒸汽沒有完全做功，這些蒸汽與主汽流相混合形成抽汽。而以上所說的高溫蒸汽的產生是有以下原因：

（1）隔板和汽缸結合處的環形間隙較大，造成夾層之間的漏汽過多。

（2）結合面由于強力的作用發生曲面變形以及螺栓連接處松動導致隔板之間分面漏汽多。

2.2 熱力系統方面

2.2.1 加熱器分析

加熱器的性能主要通過上端差和下端差來分析、考核。而對于上端差過大的原因包含以下幾點：

（1）汽側空氣會嚴重影響傳熱比，因為空氣不屬于良好的傳熱導體，而在加熱器各構件之間存在著大量的空氣，這些空氣會導致傳熱效果下降，另一方面這些潮濕的空氣還會腐蝕管道，存在危險隱患。

（2）傳熱管道內存在污染，發生堵塞，降低傳熱比。

2.2.2 系統泄漏情況分析

系統泄漏可以分為兩類，一者內漏，二者外漏，這些都是由于系統內閥門不符合標準、使用時間過長導致閥門不夠嚴密、隔離不夠徹底，會導致系統泄漏量較大。而系統內不明泄露主要原因是因為鍋爐內測導致的，鍋爐內下降管排污、反沖洗、底排等閥門關閉不夠嚴密。

三、優化方向及性能

結合以上我們所分析的各個問題，對通流部分更換新興汽封，另外可以在設計環節進行管道間合理的配置，減少泄漏現象、能量損失。控制泄汽量，最大程度的減少低壓軸封的空氣漏入量，以此提高汽輪機的效率。根據汽輪機及熱力系統的實際情況，我們可以在機組內適當的增加集熱裝置，一方面可以減少多余的熱量對機組內構件的損害，另一方面又收集了多余的能量進行二次利用。最后盡最大可能完善優化汽輪機內的監視測量系統，能夠實時把控系統內重要的數據變化，能夠及時發現系統內構件的情況，并作出相應的處理。經過試驗，我們能夠明顯發現，經過節能改造后的汽輪機及其熱力系統有著更高的工作效率，低的能源消耗，經濟性能大幅上升。

四、結語

總之，對于汽輪機及熱力系統，不僅僅要看重能源的節約，還要考慮設備能否安全運行，也就是說，汽輪機及熱力系統節能設計應該以設備的安全穩定運行作為基礎。其次，在先進性方面，隨著各種新型節能技術以及設備的不斷問世，保證汽輪機及熱力系統節能技術永遠都走在行業的前端，這樣才能夠獲得最佳的節能效果。最后，汽輪機及熱力系統節能建設的出現也是響應國家的號召，我相信在未來的幾年里，汽輪機及熱力系統節能建設能夠迅猛發展，為國家經濟發展做出重要貢獻。

參考文獻：

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